JP6454264B2 - 作業機械 - Google Patents

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Description

本発明は、作業機械に関する。
走行負荷計測手段によって計測された走行負荷が所定のしきい値以上である場合に、走行負荷が高いと判断して、可変容量型油圧ポンプの吸収トルクを低下させる制御手段を備えた作業機械が知られている(特許文献1参照)。
特開2009−150216号公報
ところで、排ガス規制を満足するために、エンジンからの排気エネルギーが低い低速回転時でも効率良く過給を行うことのできる可変容量ターボ(Variable Geometry Turbo:VGT)を作業機械に搭載することが検討されている。しかしながら、近年、エンジンのダウンサイジング化が進んでおり、過給機にかかる負荷が大きくなってきているので、過給機を制御する制御装置への熱の影響が懸念されている。過給機の制御装置が高温になると、制御装置が故障するおそれがある。特許文献1には、過給機や過給機を制御する制御装置、および、制御装置への熱の影響に対して、なんら開示されていない。
本発明の一態様による作業機械は、過給圧を変更可能な可変容量式の過給機と、作業装置を備えた作業機械であって、エンジンにより駆動され、前記作業装置を駆動させるアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の作業用油圧ポンプと、前記過給機を制御する過給機制御装置と、前記過給機制御装置の温度を検出する温度検出装置と、前記過給機制御装置の温度が第1温度よりも高いときには、前記第1温度よりも低いときに比べて、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限する主制御装置と、を備えている。
本発明によれば、過給機の制御装置の温度上昇を抑え、過給機の制御装置の寿命を向上できる。
ホイールローダの側面図。 ホイールローダの概略構成を示す図。 (a)はリリーフ圧と冷却ファンの最高回転速度との関係を示す図、(b)はターボコントローラの基板温度と冷却ファンの最高回転速度の関係を示す図。 (a)エンジンの制御系の構成を示す図、(b)メインコントローラの機能ブロック図。 ターボコントローラの基板温度と作業用ポンプの最大吸収トルクの関係を示す図。 エンジンの冷却水の温度と作業用ポンプの最大吸収トルクの関係を示す図。 エンジンの冷却水の温度と冷却ファンの最高回転速度の関係を示す図。 本発明の第2の実施の形態に係るホイールローダのメインコントローラによる作業用ポンプの最大吸収トルクの制限制御、および、冷却ファンの最高回転速度の増速補正制御の処理の動作を示したフローチャート。 エンジンの冷却水の温度と、ターボコントローラを構成する制御基板の温度と、エンジンの負荷率の関係を示す図。 第2の実施の形態の変形例2に係るホイールローダのエンジンコントローラによる制限実行判定制御処理の動作を示したフローチャート。 第2の実施の形態の変形例2に係るホイールローダのメインコントローラによる作業用ポンプの最大吸収トルクの制限制御、および、冷却ファンの最高回転速度の増速補正制御の処理の動作を示したフローチャート。
以下、図面を参照して、本発明による作業機械の一実施の形態を説明する。
−第1の実施の形態−
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る作業機械の一例であるホイールローダ100の側面図である。ホイールローダ100は、アーム111、バケット112、および、前輪103F等を有する前部車体110と、運転室106、機械室107、および、後輪103R等を有する後部車体105とで構成される。機械室107内には、エンジンが配設されている。
アーム111はアームシリンダ117の駆動により上下方向に回動(俯仰動)し、バケット112はバケットシリンダ115の駆動により上下方向に回動(クラウドまたはダンプ)する。アーム111、アームシリンダ117、バケット112およびバケットシリンダ115は、フロント作業装置102を構成している。前部車体110と後部車体105はセンタピン101により互いに回動自在に連結され、ステアリングシリンダ116の伸縮により後部車体105に対し前部車体110が左右に屈折する。
図2はホイールローダ100の概略構成を示す図である。ホイールローダ100の運転室106には、アクセルペダル21が配設されている。エンジン190の回転速度は、アクセルペダル21の操作量(踏み込み量)の増加に伴い上昇する。エンジン回転速度が上昇すると、後述する作業装置駆動用の油圧ポンプ(以下、作業用ポンプ7と記す)および冷却ファン駆動用の油圧ポンプ(ファン用ポンプ8と記す)の回転速度が上昇し、各油圧ポンプから吐出される作動油の流量が増大する。
ホイールローダ100は、エンジン190により駆動される作業用ポンプ7と、作業用ポンプ7から吐出される圧油を制御するコントロールバルブ17と、作業用油圧シリンダ18(たとえばバケットシリンダ115やアームシリンダ117などの油圧アクチュエータ)とを備えている。コントロールバルブ17は不図示の操作レバーの操作により駆動され、操作レバーの操作量に応じて作業用油圧シリンダ18が駆動される。つまり、作業用ポンプ7から吐出される圧油が作業用油圧シリンダ18に供給されることによって、フロント作業装置102が駆動される。
作業用ポンプ7は、押しのけ容積が変更される斜板式あるいは斜軸式の可変容量型の油圧ポンプである。作業用ポンプ7の吐出流量は、押しのけ容積と作業用ポンプ7の回転速度に応じて決定される。レギュレータ7rは、作業用ポンプ7の吸収トルクが、メインコントローラ120によって設定された最大吸収トルク(最大ポンプ入力トルク)を超えないように、押しのけ容積を調節する。後述するように、最大吸収トルクの設定値は、ターボコントローラ140の温度に応じて変更される。
ホイールローダ100は、エンジン190により駆動されるファン用ポンプ8と、ファン用ポンプ8から吐出される圧油によって駆動されるファン用の油圧モータ(以下、ファンモータ11と記す)と、ファンモータ11によって回転される冷却ファン13と、ファンモータ11の最高回転速度を設定するためのリリーフ弁9と、エンジン190の回転速度変化により、ファンモータ11を駆動する油圧回路が負圧になった場合のキャビテーションを防止するためのチェック弁10とを備えている。ファンモータ11は、複数の熱交換器を有する熱交換器ユニットに外気(冷却風)を送風する冷却ファン13を回転させる。熱交換器ユニットは、熱交換器として、ラジエータ14、作動油クーラ16、インタークーラ31およびEGRクーラ32を備えている。
エンジン190の冷却水は、サーモスタット(不図示)を経由してラジエータ14に流れ込み、ラジエータ14で冷却された後、再びエンジン190に戻る。なお、エンジン190の冷却水は、後述するターボコントローラ140を構成する制御基板のケーシングにも導かれ、ケーシングに設けられた冷却水通路に冷却水を通過させることで、ターボコントローラ140を冷却する。作動油は、タンク80から作業用ポンプ7で吸い上げられて吐出され、コントロールバルブ17を経由して作動油クーラ16へ流れ込み、作動油クーラ16で冷却された後、再びタンク80に戻る。
ファン用ポンプ8から吐出される圧油(作動油)がファンモータ11に供給されると、ファンモータ11が回転し、ファンモータ11の回転軸に連結された冷却ファン13が回転する。ファンモータ11に供給された油は、タンク80に戻る。冷却ファン13が回転すると、冷却ファン13により冷却風が発生する。冷却ファン13により発生した冷却風は、ラジエータ14、作動油クーラ16、インタークーラ31およびEGRクーラ32に向けて送風され、冷却風との熱交換によりエンジン190の冷却水、作動油、後述する過給機50で過給された空気、および、EGRガスが冷却される。
リリーフ弁9は、ファン用ポンプ8の吐出側管路とタンク80への戻り側管路との間に介装されている。リリーフ弁9は、ファンモータ11の入口側圧力(モータ駆動圧)であるファン用ポンプ8の吐出側圧力(以下、吐出圧Ppと記載する)を制限する。
リリーフ弁9は、設定圧を可変可能な電磁式の可変リリーフ弁であって、メインコントローラ120からの制御電流に応じて、ファン用ポンプ8からファンモータ11へ供給される圧油(作動油)の最高圧を規定する。メインコントローラ120は、後述するように、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttに基づいて、リリーフ弁9に供給する制御電流値を変更し、リリーフ弁9の設定圧Ps(以下、リリーフ圧とも記す)を制御する。
メインコントローラ120は、リリーフ弁9のリリーフ圧Psを変更して吐出圧Ppを制御することで、冷却ファン13の最高回転速度Nfを設定する。図3(a)は、リリーフ圧Psと冷却ファン13の最高回転速度Nfとの関係を示す図である。図3(a)に示すように、リリーフ圧Psが最低圧力Pminのとき、冷却ファン13の最高回転速度Nfは下限値Nfnとされ、リリーフ圧Psの増加に伴い冷却ファン13の最高回転速度Nfは増加する。リリーフ圧Psが最高圧力Pmaxのとき、冷却ファン13の最高回転速度Nfは上限値Nfxとされる。
図4(a)は、エンジン190の制御系の構成を示す図である。図4(a)に示すように、エンジン190には、エンジン190から排出される排気ガスが通過する排気管と、エンジン190に供給される吸入空気が通過する吸気管とが接続されている。また、エンジン190には、排気通路から分岐され、排気ガスの一部(以下、EGR(Exhaust Gas Recirculation)ガスと記す)を吸気系(圧縮機52の下流側)に導くEGR管が接続されている。
本実施の形態に係るホイールローダ100のエンジンシステムは、過給を行う過給機(ターボチャージャー)50を備えている。過給機50は、排気管に配置されたタービン51と、吸気管に配置された圧縮機52とを備えている。タービン51と圧縮機52とは機械的に連結されている。タービン51は、複数のタービン翼が回転軸に放射状に設けられており、エンジン190の排気部から排出された排気ガスのエネルギーによって回転駆動される。圧縮機52は、複数の圧縮機インペラが回転軸に放射状に設けられており、タービン51により回転駆動されることで、外部から吸入された空気を圧縮して、エンジン190の吸気部(エンジンシリンダ)に供給する、すなわち、過給する。
タービン51には、タービン翼に排気を導く入口の面積を変更可能な複数のノズルベーンを備えたノズルベーン機構59が開口面積調整機構として設けられている。ノズルベーンの開度は、ターボアクチュエータ145によって調整される。ターボアクチュエータ145は、エンジン190の運転状態に基づいてターボコントローラ140によって生成される制御信号により駆動される。つまり、本実施の形態に係る過給機50は、ノズルベーンの開度を調節し、タービン51に流入するガスの流速を変化させることで、過給圧を変更可能な可変容量式のターボチャージャとして構成されている。
ノズルベーンの開度が変更されると、過給機50の回転速度が調節され、エンジン190の運転状態に応じた過給圧および排圧が得られる。過給圧とエンジンの排圧を制御することで、EGR率を高めることができ、燃焼時に発生する窒素酸化物の生成を抑制できる。ターボコントローラ140は、エンジン190の低回転時には、ノズルベーンの開度を絞ることで、タービン翼に流入するガスの流速を高め、過給機50の回転速度を上昇させて、エンジン190の過渡応答性を向上できる。
吸気口191(図1参照)から取り入れられた空気は、エアクリーナ(不図示)を介して過給機50へ供給されて過給される。過給機50で過給された空気は、インタークーラ31に送られ、インタークーラ31で冷却され、エンジン190の吸気部に供給される。エンジン190の排気部から排出される排気ガスは、過給機50を経由した後、図示しない排気装置に送られ、排気装置で浄化、および音量が抑制された後、テールパイプ199(図1参照)から大気中に排出される。なお、EGRガスは、EGRクーラ32に送られ、EGRクーラ32で冷却された後、エンジン190の吸気部に供給(再循環)される。
エンジン190は、燃料噴射装置(ガバナ)135により燃料噴射量が制御される。燃料噴射装置は、エンジンコントローラ130から出力される制御信号により制御される。
メインコントローラ120、エンジンコントローラ130およびターボコントローラ140は、それぞれCPUやROM,RAM等の記憶装置、その他の周辺回路などを有する演算処理装置が実装された制御基板を備えている。
図2および図4に示すように、メインコントローラ120には、アクセル操作量検出器21a(図2参照)、基板温度センサ161(図4参照)、冷却水温センサ162(図2参照)等の各種センサが接続されている。また、メインコントローラ120には、エンジンコントローラ130およびターボコントローラ140が接続され、コントローラ間で各種情報の授受が行われる。
図2に示すように、アクセル操作量検出器21aは、アクセルペダル21のペダル操作量(ペダルストロークまたはペダル角度)を検出し、検出した情報をメインコントローラ120に出力する。メインコントローラ120は、アクセル操作量検出器21aで検出したアクセルペダル21のペダル操作量に応じてエンジン190の目標エンジン回転速度を設定する。図4(a)に示すように、メインコントローラ120は、設定した目標エンジン回転速度に対応した制御信号をエンジンコントローラ130に出力する。エンジンコントローラ130には、エンジン190の実エンジン回転速度を検出する回転速度センサ131が接続されている。エンジンコントローラ130は、回転速度センサ131で検出されたエンジン190の実エンジン回転速度と、メインコントローラ120からの目標エンジン回転速度とを比較して、エンジン190の実エンジン回転速度を目標エンジン回転速度に近づけるために燃料噴射装置(ガバナ)135を制御する。
図2に示すように、冷却水温センサ162は、エンジン190の冷却水の温度(以下、冷却水温と記す)を検出し、検出した情報をメインコントローラ120に出力する。図4(a)に示すように、基板温度センサ161は、ターボコントローラ140を構成する制御基板に実装され、制御基板の温度(以下、基板温度Ttと記す)を検出し、検出した情報をメインコントローラ120に出力する。
図4(b)は、メインコントローラ120の機能ブロック図である。図4(b)に示すように、メインコントローラ120は、最大吸収トルク設定部121と、ファン速設定部122を機能的に備えている。
図5は、ターボコントローラ140の基板温度Ttと作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの関係を示す図である。メインコントローラ120の記憶装置には、図5に示すターボコントローラ140の基板温度Ttに対する作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの特性のテーブルTxが記憶されている。最大吸収トルク設定部121(図4(b)参照)は、テーブルTxを参照し、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに基づいて作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを設定する。
基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下では、最大吸収トルクTaは上限値THに設定される。制限用第1閾値Tt1aよりも基板温度Ttが高くなると、最大吸収トルクTaが上限値THよりも低くなる。つまり、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aを超えると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが制限されることになる。基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高くなると、基板温度Ttの増加に伴い最大吸収トルクTaは徐々に減少する。基板温度Ttが制限用第2閾値Tt2a以上になると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは下限値Txcnとなる。つまり、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは、上限値THと下限値Txcnとの間で制限量ΔT(=TH−Txcn)が変化する。
制限用第1閾値Tt1aは、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限を行わない温度帯(以下、非制限温度帯と記す)の上限値、すなわち作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限を行う温度帯(以下、制限実行温度帯と記す)の下限値に相当する温度であり、たとえば、110℃程度とされている。制限用第2閾値Tt2aは、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを下限値Txcnに設定する温度帯(以下、最大制限実行温度帯と記す)の下限値に相当する温度であり、制限用第1閾値Tt1aよりも高い温度、たとえば、125℃程度とされている。
メインコントローラ120は、テーブルTxを参照して、基板温度センサ161で検出されたターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttに基づいて最大吸収トルクTaを演算し、図示しないセンサで検出される作業用ポンプ7の吐出圧(負荷圧)とエンジン190の実回転速度に基づいて、この最大吸収トルクTaを超えないように、作業用ポンプ7の押しのけ容積を制御する。
図3(b)は、ターボコントローラ140の基板温度Ttと冷却ファン13の最高回転速度Nfの関係を示す図である。メインコントローラ120の記憶装置には、図3(b)に示すターボコントローラ140の基板温度Ttに対する冷却ファン13の最高回転速度Nfの特性のテーブルTfが記憶されている。ファン速設定部122(図4(b)参照)は、テーブルTfを参照し、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに基づいて冷却ファン13の最高回転速度Nfを設定する。
基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下では、最高回転速度Nfは下限値Nfnに設定される。補正用第1閾値Tt1bよりも基板温度Ttが高くなると、最高回転速度Nfが下限値Nfnよりも高くなる。つまり、基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bを超えると、冷却ファン13の最高回転速度Nfが増速補正されることになる。基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高くなると、基板温度Ttの増加に伴い最高回転速度Nfは徐々に増加する。基板温度Ttが補正用第2閾値Tt2b以上になると、冷却ファン13の最高回転速度Nfは上限値Nfxとなる。つまり、冷却ファン13の最高回転速度Nfは、下限値Nfnと上限値Nfxとの間で補正量ΔN(=Nfx−Nfn)が変化する。
図3(b)に示す補正用第1閾値Tt1bは、図5で示す制限用第1閾値Tt1aと同じ温度であり(Tt1b=Tt1a)、冷却ファン13の最高回転速度Nfの増速補正を行わない温度帯(以下、非補正温度帯と記す)の上限値、すなわち冷却ファン13の最高回転速度Nfの増速補正を行う温度帯(以下、補正実行温度帯と記す)の下限値に相当する温度である。図3(b)に示す補正用第2閾値Tt2bは、図5で示す制限用第2閾値Tt2aと同じ温度であり(Tt2b=Tt2a)、冷却ファン13の最高回転速度Nfを上限値Nfxに設定する温度帯(以下、最大補正実行温度帯と記す)の下限値に相当する温度である。
メインコントローラ120は、テーブルTfを参照して、基板温度センサ161で検出されたターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttに基づいて冷却ファン13の最高回転速度Nfを演算し、冷却ファン13の最高回転速度Nfが演算された値となるようにリリーフ弁9に制御電流を出力して、設定圧Psを制御する。
ターボコントローラ140の基板温度Ttの検出、ならびに、基板温度Ttに基づく作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの演算処理および冷却ファン13の最高回転速度Nfの演算処理は、イグニッションスイッチ(不図示)がオンされると、メインコントローラ120により、所定の制御周期で繰り返し実行される。
第1の実施の形態の動作をまとめると次のようになる。基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a(=補正用第1閾値Tt1b)以下の場合、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは制限されず(図5参照)、冷却ファン13の最高回転速度Nfは増速補正されない(図3(b)参照)。
負荷の高い作業(たとえば、Vシェープローディング)が長時間に亘って繰り返し行われると、過給機50の温度、すなわちタービン51や圧縮機52等の温度が上昇する。タービン51や圧縮機52等で発生した熱は、タービン51や圧縮機52等を収容するケーシングやターボアクチュエータ145を介してターボコントローラ140を構成する制御基板に伝えられる。ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a(=補正用第1閾値Tt1b)を超えると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが制限され(図5参照)、冷却ファン13の最高回転速度Nfは増速補正される(図3(b)参照)。たとえば、基板温度Ttが制限用第2閾値Tt2a(=補正用第2閾値Tt2b)以上まで上昇している場合、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは下限値Txcnに設定され、冷却ファン13の最高回転速度Nfは上限値Nfxに設定される。
なお、Vシェープローディングとは、以下の(a)〜(d)の作業を一サイクルとした掘削・積込作業である。
(a)ホイールローダ100を地山に向けて前進させ、地山にバケット112を突入させ、バケット112およびアーム111を操作して掘削作業を行う。
(b)掘削作業が終了すると、ホイールローダ100を一旦後退させる。
(c)ホイールローダ100をダンプトラックに向けて前進させ、ダンプトラックの手前で停止し、バケット112内の土砂等をダンプトラックに積み込む。
(d)ホイールローダ100を元の位置に後退させる。
本実施の形態によれば、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが低く制限されるので、作業のサイクル時間が長くなる。その結果、エンジン負荷が低下し、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが低下する。さらに、本実施の形態によれば、冷却ファン13の最高回転速度Nfが増速補正されるので、ターボコントローラ140を効果的に冷却することができる。
基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a(=補正用第1閾値Tt1b)以下になると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは上限値THに設定され、冷却ファン13の最高回転速度Nfは下限値Nfnに設定される。換言すれば、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a(=補正用第1閾値Tt1b)以下になると、メインコントローラ120は、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限を解除して、作業用ポンプ7の状態を制限状態から非制限状態に復帰させる。また、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a(=補正用第1閾値Tt1b)以下になると、メインコントローラ120は、冷却ファン13の最高回転速度Nfの増速補正を解除して、冷却ファン13の状態を補正状態から非補正状態に復帰させる。
上述した実施の形態によれば、次の作用効果が得られる。
(1)ホイールローダ100は、エンジン190からタービン51への排気ガスの流路の開口面積を調節することで過給圧を変更可能な可変容量式の過給機50と、作業用ポンプ7から吐出される圧油によって駆動されるフロント作業装置102とを備えている。作業用ポンプ7は、エンジン190により駆動され、フロント作業装置102を駆動させる作業用油圧シリンダ18に圧油を供給する可変容量型の油圧ポンプである。過給機50はターボコントローラ140により制御され、ターボコントローラ140の基板温度Ttは基板温度センサ161により検出される。メインコントローラ120は、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いときには、制限用第1閾値Tt1aよりも低いときに比べて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを低く制限する。
作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが制限されると、たとえば、操作レバーを最大に操作した場合における作業用ポンプ7の吐出量が、非制限時に比べて低下する。このため、作業用油圧シリンダ18の動作速度の最大値に制限がかかり、フロント作業装置102の動作速度が遅くなる。つまり、フロント作業装置102に所定の動作を行わせる際、動作の開始から終了までの動作時間が長くなる。
これにより、作業のサイクル時間が長くなり、エンジン負荷が低下するので、過給機50の熱負荷が低減し、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttを低下させることができる。ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttの温度上昇を抑制することができるので、ターボコントローラ140の寿命を向上できる。この結果、長期に亘って、排ガス規制を満足することができる。
(2)ところで、作業機械では、作業の中断を極力回避することが強く要望されている。ターボコントローラ140の温度が制限用第2閾値Tt2aよりも高い状態であっても作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが制限されない場合、ターボコントローラ140が故障し、過給圧を適切に制御できないおそれがある。その結果、ホイールローダ100の作業を中断し、修理を行う必要が生じる。本実施の形態では、制限状態では、非制限状態に比べて、作業のサイクル時間が長くなることになるが、作業が中断されることを回避することができる。
(3)ホイールローダ100は、冷却水(冷媒)を冷却するラジエータ(熱交換器)14と、ラジエータ14の冷却風を発生する冷却ファン13と、エンジン190により駆動されるファン用ポンプ8と、ファン用ポンプ8から吐出される圧油によって駆動され、冷却ファン13を回転させるファンモータ11と、を備えている。メインコントローラ120は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttに基づいて、リリーフ弁9の設定圧Psを調節することで、冷却ファン13の回転速度を制御する。メインコントローラ120とリリーフ弁9を含んで構成されるファン制御装置は、ターボコントローラ140の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高いときには、補正用第1閾値Tt1bよりも低いときに比べて、冷却ファン13の最高回転速度を増加させる補正を実行する。
これにより、たとえば、アクセルペダル21の最大踏み込み時に、エンジン190の最高回転速度がハイアイドル回転速度にある場合において、ターボコントローラ140の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高くなると、冷却ファン13の回転速度が増加することになる。つまり、本実施の形態によれば、ターボコントローラ140の基板温度Ttが高くなると、冷却ファン13の冷却性能を向上させるので、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限時に、効果的にターボコントローラ140を冷却できる。
(4)メインコントローラ120は、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下となったときに、上記制限を解除する。これにより、ターボコントローラ140の温度が低下すれば、自動で非制限状態に復帰し、通常のサイクル時間で作業を行うことができるので、作業効率を向上できる。
(5)メインコントローラ120は、冷却ファン13の最高回転速度Nfを増加させる補正を実行した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下となったときに、上記増速補正を解除する。これにより、ターボコントローラ140の温度が低下すれば、自動で非補正状態に復帰し、冷却ファン13の速度が低下するので、燃費を向上できる。
(6)ターボコントローラ140をエンジン190の冷却水で冷却するようにした。作業用ポンプ7の最大吸収トルクの制限制御により、エンジン190の負荷を低減すると、冷却水温も低下するので、冷却水でターボコントローラ140を冷却しない場合に比べて、効果的にターボコントローラ140の温度を低減できる。また、エンジン190の冷却水を利用することで、ターボコントローラ140を冷却する専用の冷媒や冷却機構を設ける必要がない。
−第1の実施の形態の変形例1−
第1の実施の形態では、ターボコントローラ140の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aを超えると、基板温度Ttの上昇に伴って、徐々に作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限量ΔTが増加する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、ターボコントローラ140の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aを超えると、予めメインコントローラ120の記憶装置に記憶された下限値Txcnとなるように作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを不連続的に変化させてもよい。この場合、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下となったときに制限を解除すると、制限用第1閾値Tt1aの近傍で、制限状態と非制限状態とが交互に繰り返され、フロント作業装置102の動作がギクシャクしてしまうおそれがあるため、解除条件の温度には、制限用第1閾値Tt1aよりも低い温度を予め定めておくことが好ましい。すなわち、制限条件の温度と、解除条件の温度を異ならせ、ヒステリシスを持たせることが好ましい。
−第1の実施の形態の変形例2−
第1の実施の形態では、ターボコントローラ140の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bを超えると、基板温度Ttの上昇に伴って、徐々に冷却ファン13の最高回転速度Nfの補正量ΔNが増加する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
たとえば、ターボコントローラ140の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aを超えると、予めメインコントローラ120の記憶装置に記憶された上限値Nfxとなるように冷却ファン13の最高回転速度Nfを不連続的に変化させてもよい。この場合、基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下となったときに増加補正を解除すると、補正用第1閾値Tt1bの近傍で、制限状態と非制限状態とが交互に繰り返されるおそれがあるため、解除条件の温度には、補正用第1閾値Tt1bよりも低い温度を予め定めておくことが好ましい。すなわち、制限条件の温度と、解除条件の温度を異ならせ、ヒステリシスを持たせることが好ましい。
−第1の実施の形態の変形例3−
第1の実施の形態では、図3(b)に示す補正用第1閾値Tt1bと、図5に示す制限用第1閾値Tt1aを同じ温度とし、図3(b)に示す補正用第2閾値Tt2bと、図5に示す制限用第2閾値Tt2aを同じ温度とした例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、図3(b)に示す補正用第1閾値Tt1bを、図5に示す制限用第1閾値Tt1aよりも低い温度に定めておいてもよい(Tt1b<Tt1a)。この場合、フロント作業装置102の動作速度に制限がかかる前の段階で、冷却ファン13の最高回転速度Nfを増速補正できるので、ターボコントローラ140の温度上昇を抑制し、フロント作業装置102の動作速度が制限される頻度(時間)を低減できる。
−第2の実施の形態−
図6(a)および図7〜図9を参照して本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同一もしくは相当部分には同一符号を付し、第1の実施の形態との相違点について主に説明する。第1の実施の形態では、基板温度Ttに対応付けられた作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaのテーブルTxを用いて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限した。これに対して、第2の実施の形態では、図6(a)に示すように、冷却水温Twに対応付けられた作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaのテーブルTtw2を用いて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限する。
基板温度Ttと冷却水温Twには、相関関係がある。たとえば、図9に示すように、基板温度Ttは冷却水温Twに比例する関係にある。ここで、基板温度Ttはエンジン190の負荷率とも比例する関係にある。したがって、基板温度Ttを低下させるためには、冷却水温Twやエンジン190の負荷率を低下させることが有効である。そこで、第2の実施の形態では、冷却水温Twに基づいて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限するようにした。
図6(a)は、冷却水温Twと作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの関係を示す図である。メインコントローラ120の記憶装置には、図6(a)に示す冷却水温Twに対する作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの特性のテーブルTtw1およびテーブルTtw2が記憶されている。最大吸収トルク設定部121(図4(b)参照)は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いか否かを判定する。
基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下であると判定された場合、最大吸収トルク設定部121は、非制限時用のテーブルTtw1をトルク演算用のテーブルとして選択する。基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いと判定された場合、最大吸収トルク設定部121は、制限時用のテーブルTtw2をトルク演算用のテーブルとして選択する。
最大吸収トルク設定部121は、選択された演算用のテーブル(Ttw1またはTtw2)を参照し、冷却水温センサ162で検出された冷却水温Twに基づいて作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを設定する。
テーブルTtw1が選択された場合、冷却水温Twにかかわらず、最大吸収トルクTaは上限値THに設定される。つまり、最大吸収トルクTaは制限されない。
テーブルTtw2が選択された場合、冷却水温Twに応じて最大吸収トルクTaが以下のように設定される。冷却水温Twが制限用第1温度Tw1a以下では、最大吸収トルクTaは上限値THに設定される。制限用第1温度Tw1aよりも冷却水温Twが高くなると、最大吸収トルクTaが上限値THよりも低くなる。つまり、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高く、かつ、冷却水温Twが制限用第1温度Tw1aよりも高くなると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが制限されることになる。冷却水温Twが制限用第1温度Tw1aよりも高くなると、冷却水温Twの増加に伴い最大吸収トルクTaは徐々に減少する。冷却水温Twが制限用第2温度Tw2a以上になると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは下限値Txcnとなる。つまり、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは、上限値THと下限値Txcnとの間で制限量ΔT(=TH−Txcn)が変化する。
制限用第1温度Tw1aは、非制限温度帯の上限値、すなわち制限実行温度帯の下限値に相当する冷却水温であり、たとえば、90℃程度とされている。制限用第2温度Tw2aは、最大制限実行温度帯の下限値に相当する冷却水温であり、制限用第1温度Tw1aよりも高い温度、たとえば、100℃程度とされている。
図7は、冷却水温Twと冷却ファン13の最高回転速度Nfの関係を示す図である。メインコントローラ120の記憶装置には、図7に示す冷却水温Twに対する冷却ファン13の最高回転速度Nfの特性のテーブルTfw1およびテーブルTfw2が記憶されている。ファン速設定部122(図4(b)参照)は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高いか否かを判定する。
基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下であると判定された場合、ファン速設定部122は、非補正時用のテーブルTfw1を速度演算用のテーブルとして選択する。基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高いと判定された場合、ファン速設定部122は、補正時用のテーブルTfw2を速度演算用のテーブルとして選択する。
ファン速設定部122は、選択された演算用のテーブル(Tfw1またはTfw2)を参照し、冷却水温センサ162で検出された冷却水温Twに基づいて冷却ファン13の最高回転速度Nfを設定する。
テーブルTfw1が選択された場合、冷却水温Twに応じて最高回転速度Nfが以下のように設定される。冷却水温Twが補正用第1温度Tw1b以下では、最高回転速度Nfは下限値Nfnに設定される。補正用第1温度Tw1bよりも冷却水温Twが高くなると、最高回転速度Nfが下限値Nfnよりも高くなる。つまり、基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下である場合であっても、冷却水温Twが補正用第1温度Tw1bよりも高くなると、冷却ファン13の最高回転速度Nfが増速補正されることになる。冷却水温Twが補正用第1温度Tw1bよりも高くなると、冷却水温Twの増加に伴い最高回転速度Nfは徐々に増加する。冷却水温Twが補正用第2温度Tw2b以上になると冷却ファン13の最高回転速度Nfは上限値Nfxとなる。つまり、冷却ファン13の最高回転速度Nfは、下限値Nfnと上限値Nfxとの間で補正量ΔN(=Nfx−Nfn)が変化する。
テーブルTfw2は、上述のテーブルTfw1を冷却水の低温側(図示左側)にシフトさせた特性を有している。テーブルTfw2が選択された場合、冷却水温Twに応じて最高回転速度Nfが以下のように設定される。冷却水温Twが補正用第3温度Tw3b以下では、最高回転速度Nfは下限値Nfnに設定される。補正用第3温度Tw3bよりも冷却水温Twが高くなると、最高回転速度Nfが下限値Nfnよりも高くなる。つまり、基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高く、かつ、冷却水温Twが補正用第3温度Tw3bよりも高くなると、冷却ファン13の最高回転速度Nfが増速補正されることになる。冷却水温Twが補正用第3温度Tw3bよりも高くなると、冷却水温Twの増加に伴い最高回転速度Nfは徐々に増加する。冷却水温Twが補正用第4温度Tw4b以上になると冷却ファン13の最高回転速度Nfは上限値Nfxとなる。つまり、冷却ファン13の最高回転速度Nfは、下限値Nfnと上限値Nfxとの間で補正量ΔN(=Nfx−Nfn)が変化する。
図7に示す補正用第1温度Tw1bは、図6(a)に示す制限用第1温度Tw1aと同じ温度であり(Tw1b=Tw1a)、非補正温度帯の上限値、すなわち補正実行温度帯の下限値に相当する冷却水温である。図7に示す補正用第2温度Tw2bは、図6(a)に示す制限用第2温度Tw2aと同じ温度であり(Tw2b=Tw2a)、最大補正実行温度帯の下限値に相当する冷却水温である。補正用第4温度Tw4bは補正用第1温度Tw1bよりも低く、補正用第3温度Tw3bは補正用第4温度Tw4bよりも低い(Tw3b<Tw4b<Tw1b<Tw2b)。
以下、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限制御、および、冷却ファン13の最高回転速度Nfの増速補正制御の内容を、図8のフローチャートを用いて説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態に係るホイールローダ100のメインコントローラ120による作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限制御、および、冷却ファン13の最高回転速度Nfの増速補正制御の処理の動作を示したフローチャートである。イグニッションスイッチ(不図示)がオンされると、図示しない初期設定が行われた後、図8に示す処理を行うプログラムが起動され、メインコントローラ120により、所定の制御周期で繰り返し実行される。
ステップS100において、メインコントローラ120は、基板温度センサ161で検出されたターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttの情報、ならびに、冷却水温センサ162で検出された冷却水温Twの情報を読み込んで、記憶装置に記憶させ、ステップS110へ進む。
ステップS110において、メインコントローラ120は、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いか否かを判定する。ステップS110で肯定判定されるとステップS120へ進み、ステップS110で否定判定されるとステップS125へ進む。
ステップS120において、メインコントローラ120は、トルク演算用のテーブルとして、テーブルTtw2を選択してステップS160へ進む。ステップS125において、メインコントローラ120は、トルク演算用のテーブルとして、テーブルTtw1を選択してステップS160へ進む。
ステップS160において、メインコントローラ120は、ステップS120またはステップS125で選択されたトルク演算用のテーブルを参照し、冷却水温Twに基づいて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを演算し、ステップS170へ進む。
ステップS170において、メインコントローラ120は、基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高いか否かを判定する。ステップS170で肯定判定されるとステップS180へ進み、ステップS170で否定判定されるとステップS185へ進む。
ステップS180において、メインコントローラ120は、速度演算用のテーブルとして、テーブルTfw2を選択してステップS190へ進む。ステップS185において、メインコントローラ120は、速度演算用のテーブルとして、テーブルTfw1を選択してステップS190へ進む。
ステップS190において、メインコントローラ120は、ステップS180またはステップS185で選択された速度演算用のテーブルを参照し、冷却水温Twに基づいて、冷却ファン13の最高回転速度Nfを演算して、図8のフローチャートに示す処理を終了する。
このように、第2の実施の形態では、メインコントローラ120は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いとき、冷却水温Twに基づいて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを低く制限する。
このような第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
(7)基板温度Ttと冷却水温Twの相関関係を考慮し、テーブルTtw2の特性を予め定めておくようにしたので、メインコントローラ120において、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttをリアルタイムに検出できない場合であっても、ターボコントローラ140の温度を効果的に低減できる。
なお、周囲の環境やエンジン190の運転状況により、冷却水温が同じ水温(たとえば、Tw0)で維持されたとしても、図9に示すように、エンジン負荷率が下がれば、ターボコントローラ140の基板温度Ttは低下することになる。本実施の形態によれば、上述したように、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが低いトルクに制限されるので、フロント作業装置102の動作速度が遅くなり、作業のサイクル時間が長くなり、エンジン190の負荷が低下する。このため、冷却水温が同じ温度であったとしても、ターボコントローラ140の温度を低減できる。なお、冷却水温Twは、エンジン190の負荷率と比例関係にあるので、通常、エンジン190の負荷率を低下させることで、冷却水温Twを低下させることができ、より効果的にターボコントローラ140の温度を低減できる。
(8)本実施の形態では、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限制御と合わせて、冷却ファン13の増速補正制御を実行するようにした。メインコントローラ120は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1bよりも高いとき、冷却水温Twに基づいて、冷却ファン13の最高回転速度Nfを増速させる補正を実行する。これにより、冷却ファン13の増速補正を実行しない場合に比べて、効果的に冷却水の温度を低下させることができ、効果的にターボコントローラ140の温度を低減できる。
−第2の実施の形態の変形例1−
第2の実施の形態では、非制限時用のテーブルTtw1の特性(図6(a)参照)が、冷却水温Twにかかわらず、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが上限値THに設定される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。非制限時用のテーブルの特性が、冷却水温Twに応じて変化する特性であってもよい。
図6(b)は、第2の実施の形態の変形例1に係るテーブルを示す図であり、図6(a)と同様、冷却水温Twと作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの関係を示している。本変形例では、図6(a)に示すテーブルTtw1に代えて、テーブルTtw1dが非制限時用のテーブルとして記憶装置に記憶されている。最大吸収トルク設定部121により、テーブルTtw1dがトルク演算用のテーブルとして選択された場合、冷却水温Twに応じて最大吸収トルクTaが以下のように設定される。
冷却水温Twが制限用第3温度Tw3a以下では、最大吸収トルクTaは上限値THに設定される。制限用第3温度Tw3aよりも冷却水温Twが高くなると、最大吸収トルクTaが上限値THよりも低くなる。つまり、本変形例では、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aを超えない場合であっても、冷却水温Twが制限用第3温度Tw3aよりも高くなると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaが制限されることになる。冷却水温Twが制限用第3温度Tw3aよりも高くなると、冷却水温Twの増加に伴い最大吸収トルクTaは徐々に減少する。冷却水温Twが制限用第4温度Tw4a以上になると、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaは下限値Txcnとなる。
制限用第3温度Tw3aは、制限用第1温度Tw1aよりも高い温度であり、たとえば、第1の実施の形態で説明した制限用第1閾値Tt1aと同程度の温度とされている。制限用第3温度Tw3aは、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下である場合における非制限温度帯の上限値、すなわち制限実行温度帯の下限値に相当する冷却水温である。制限用第4温度Tw4aは、制限用第2温度Tw2aよりも高い温度であり、たとえば、第1の実施の形態で説明した制限用第2閾値Tt2aと同程度の温度とされている。制限用第4温度Tw4aは、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下である場合における最大制限実行温度帯の下限値に相当する冷却水温である。
このような第2の実施の形態の変形例1によれば、第2の実施の形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
(9)メインコントローラ120は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも低い場合であっても、冷却水温Twが制限用第3温度Tw3aよりも高いときには、冷却水温Twが制限用第3温度Tw3aよりも低いときに比べて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを低く制限する。基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも低い状態であっても冷却水温Twが高い状態では、作業を行った場合に、ターボコントローラ140の温度が短時間で高くなるおそれがある。本変形例によれば、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも低い状態であるときに、冷却水温Twに基づいてエンジン190の制限をかけることで、ターボコントローラ140の温度上昇を抑えることができる。
(10)さらに、基板温度センサ161や、基板温度センサ161とメインコントローラ120とを接続する信号ラインに不具合が発生した場合のバックアップとして、ターボコントローラ140の温度上昇を抑制することもできる。
−第2の実施の形態の変形例2−
第2の実施の形態では、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに相当する検出信号が直接メインコントローラ120に入力される例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、基板温度センサ161で検出された基板温度Ttに相当する検出信号をエンジンコントローラ130に入力させ、エンジンコントローラ130で基板温度Ttをリアルタイムで監視することもできる。本変形例では、メインコントローラ120と基板温度センサ161とは直接に接続されていない。
エンジンコントローラ130は、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いか否かを判定する。基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下である状態から制限用第1閾値Tt1aよりも高い状態となった場合、エンジンコントローラ130は、内蔵するタイマにより時間の計測を開始する。
エンジンコントローラ130は、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以上である状態が、時間閾値t0以上継続されたか否かを判定する。エンジンコントローラ130は、内蔵するタイマにより計測された時間(計測時間t)が、時間閾値t0以上の場合、制限実行条件が成立したと判断し、制限実行モードを設定する。制限実行モードが設定されると、エンジンコントローラ130からメインコントローラ120に制限実行信号が出力される。時間閾値t0は、たとえば30分程度に設定され、予めエンジンコントローラ130の記憶装置に記憶されている。
エンジンコントローラ130は、制限実行モードが設定されている状態で、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下になった場合、制限解除条件が成立したと判断し、非制限モードを設定する。非制限モードが設定されると、エンジンコントローラ130からメインコントローラ120への制限実行信号の出力を停止する、あるいは、制限実行信号に代えて制限解除信号を出力する。
メインコントローラ120の最大吸収トルク設定部121(図4(b)参照)およびファン速設定部122(図4(b)参照)は、エンジンコントローラ130からの制限実行信号が入力されたか否かを判定する。
制限実行信号が入力されていないと判定された場合、最大吸収トルク設定部121は、非制限時用のテーブルTtw1(図6(a)参照)をトルク演算用のテーブルとして選択する。制限実行信号が入力されていると判定された場合、最大吸収トルク設定部121は、制限時用のテーブルTtw2(図6(a)参照)をトルク演算用のテーブルとして選択する。
制限実行信号が入力されていないと判定された場合、ファン速設定部122は、テーブルTfw1(図7参照)を速度演算用のテーブルとして選択する。制限実行信号が入力されていると判定された場合、ファン速設定部122は、テーブルTfw2(図7参照)を速度演算用のテーブルとして選択する。
図10は、第2の実施の形態の変形例2に係るホイールローダ100のエンジンコントローラ130による制限実行判定制御処理の動作を示したフローチャートである。イグニッションスイッチ(不図示)がオンされると、図示しない初期設定が行われた後、図10に示す処理を行うプログラムが起動され、エンジンコントローラ130により、所定の制御周期で繰り返し実行される。なお、初期設定では、制限解除信号を出力する(あるいは、制限実行信号を出力しない)非制限モードが設定されている。
ステップS200はタイマリセット処理であり、ステップS200において、エンジンコントローラ130は、内蔵するタイマ(不図示)の計測時間tを0に設定し、ステップS210へ進む。
ステップS210において、エンジンコントローラ130は、基板温度センサ161で検出されたターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttの情報を読み込んで、記憶装置に記憶させ、ステップS220へ進む。
ステップS220において、エンジンコントローラ130は、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1aよりも高いか否かを判定する。ステップS220で肯定判定されるとステップS230へ進み、ステップS220で否定判定されるとステップS200へ戻る。
ステップS230はタイマカウント処理であり、ステップS230において、エンジンコントローラ130は、内蔵するタイマ(不図示)により時間の計測を行って(計測時間t←t+Δt)、ステップS240へ進む。
ステップS240において、エンジンコントローラ130は、計測時間tが時間閾値t0以上であるか否かを判定する。ステップS240で肯定判定されると、エンジンコントローラ130は、制限実行条件が成立したと判断してステップS250へ進む。ステップS240で否定判定されると、エンジンコントローラ130は、制限実行条件は成立していないと判断してステップS210へ戻る。
ステップS250において、エンジンコントローラ130は、制限モードを設定し、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限実行を指令する制限実行信号をメインコントローラ120に出力して、ステップS260へ進む。
ステップS260において、エンジンコントローラ130は、基板温度センサ161で検出されたターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttの情報を読み込んで、記憶装置に記憶させ、ステップS270へ進む。
ステップS270において、エンジンコントローラ130は、基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下か否かを判定する。ステップS270で否定判定されると、エンジンコントローラ130は、制限解除条件は成立していないと判断してステップS250へ戻る。ステップS270で肯定判定されると、エンジンコントローラ130は、制限解除条件が成立したと判断してステップS280へ進む。
ステップS280において、エンジンコントローラ130は、非制限モードを設定し、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限を解除する制限解除信号をメインコントローラ120に出力して、図13のフローチャートに示す処理を終了する。
図11は、第2の実施の形態の変形例2に係るホイールローダ100のメインコントローラ120による作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限制御、および、冷却ファン13の最高回転速度Nfの増速補正制御の処理の動作を示したフローチャートである。イグニッションスイッチ(不図示)がオンされると、図示しない初期設定が行われた後、図11に示す処理を行うプログラムが起動され、メインコントローラ120により、所定の制御周期で繰り返し実行される。
図11に示すように、ステップS300において、メインコントローラ120は、冷却水温センサ162で検出された冷却水温Twの情報を読み込んで、記憶装置に記憶させ、ステップS310へ進む。
ステップS310において、メインコントローラ120は、制限実行信号が入力されているか否かを判定する。ステップS310で肯定判定されると、すなわちエンジンコントローラ130で制限モードが設定され、エンジンコントローラ130からメインコントローラ120に制限実行信号が出力されている場合はステップS320へ進む。一方、ステップS310で否定判定されると、すなわちエンジンコントローラ130で非制限モードが設定され、エンジンコントローラ130からメインコントローラ120に制限実行信号が出力されていない場合、あるいは、制限解除信号が出力されている場合は、ステップS340へ進む。
ステップS320において、メインコントローラ120は、トルク演算用のテーブルとして、テーブルTtw2を選択してステップS330へ進む。ステップS340において、メインコントローラ120は、トルク演算用のテーブルとして、テーブルTtw1を選択してステップS350へ進む。
ステップS330において、メインコントローラ120は、速度演算用のテーブルとして、テーブルTfw2を選択してステップS360へ進む。ステップS350において、メインコントローラ120は、速度演算用のテーブルとして、テーブルTfw1を選択してステップS360へ進む。
ステップS360において、メインコントローラ120は、ステップS320またはステップS340で選択されたトルク演算用のテーブルを参照し、冷却水温Twに基づいて、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを演算し、ステップS390へ進む。
ステップS390において、メインコントローラ120は、ステップS330またはステップS350で選択された速度演算用のテーブルを参照し、冷却水温Twに基づいて、冷却ファン13の最高回転速度Nfを演算して、図11のフローチャートに示す処理を終了する。
このような変形例によれば、第2の実施の形態と同様、メインコントローラ120において、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttをリアルタイムに検出できない場合であっても、ターボコントローラ140の温度を効果的に低減できる。
次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。
(変形例1)
上述した実施の形態では、メインコントローラ120が、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを制限した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが制限用第1閾値Tt1a以下となったときに、上記制限を解除する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン190の冷却水温Twが、制限用第1温度Tw1a以下の所定温度以下になったときに、制限を解除してもよい。
(変形例2)
上述した実施の形態では、メインコントローラ120が、冷却ファン13の最高回転速度Nfを補正した後、ターボコントローラ140を構成する制御基板の基板温度Ttが補正用第1閾値Tt1b以下となったときに、上記補正を解除する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。エンジン190の冷却水温Twが、補正用第1温度Tw1b以下の所定温度以下になったときに、制限を解除してもよい。
(変形例3)
上述した実施の形態では、過給圧を制御する過給機50として、排気側に開口面積を変更可能なノズルベーン機構59を設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。吸気側に開口面積を変更可能な開口面積調整機構を設け、ターボコントローラ140により開口面積調整機構を制御して吸入空気の流量を調整することで、過給圧を変更できるようにしてもよい。排気側および吸気側の両者に、開口面積を変更可能な開口面積調整機構を設けてもよい。なお、開口面積調整機構は、ノズルベーン機構59に限定されない。たとえば、流量制御弁の開閉により流量を制御してもよい。
(変形例4)
上述した実施の形態では、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaの制限制御や、冷却ファン13の最高回転速度Nfの補正制御に用いるターボコントローラ140の温度として、ターボコントローラ140の制御基板に実装された基板温度センサ161で検出された基板温度Ttを採用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ターボコントローラ140を構成する制御基板を収容するケーシングの温度をターボコントローラ140の温度として採用してもよい。
(変形例5)
上述した実施の形態では、ターボコントローラ140をエンジン190の冷却水で冷却する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ターボコントローラ140を冷却する冷却ファン(不図示)を設けてもよい。
(変形例6)
上述した実施の形態では、テーブルTx,Ttw1,Ttw2を参照して、作業用ポンプ7の最大吸収トルクTaを設定し、テーブルTf,Tfw1,Tfw2を参照して、冷却ファン13の最高回転速度Nfを設定する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。テーブルに代えて、関数形式で同様の特性を記憶させておいてもよい。
(変形例7)
上述した実施の形態では、メインコントローラ120からの制御電流により可変式のリリーフ弁9のリリーフ圧を設定して冷却ファン13の回転速度を制御する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。たとえば、ファンモータ11を可変容量型の油圧モータとして、メインコントローラ120からモータレギュレータ(ファンモータ11の傾転制御装置)に制御信号を出力して冷却ファン13の回転速度を制御してもよい。また、ファン用ポンプ8の吐出側管路に電磁切換弁を接続し、メインコントローラ120からの制御信号により電磁切換弁の切換量を調整して冷却ファン13の回転速度を制御してもよい。ファン用ポンプ8を可変容量型の油圧ポンプとして、メインコントローラ120からポンプレギュレータ(ファン用ポンプ8の傾転制御装置)に制御信号を出力して冷却ファン13の回転速度を制御してもよい。
(変形例8)
上述した実施の形態では、本発明をホイールローダに適用する例を説明したが、クローラ式の油圧ショベルやホイールショベル、フォークリフト等、他の作業機械にも本発明を同様に適用することができる。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。
7 作業用ポンプ(作業用油圧ポンプ)、8 ファン用ポンプ(ファン用油圧ポンプ)、9 リリーフ弁、11 ファンモータ(ファン用油圧モータ)、13 冷却ファン、14 ラジエータ(熱交換器)、50 過給機、100 ホイールローダ(作業機械)、102 フロント作業装置(作業装置)、120 メインコントローラ(主制御装置、ファン制御装置)、140 ターボコントローラ(過給機制御装置)、161 基板温度センサ(温度検出装置)、162 冷却水温センサ(冷媒温度検出装置)、190 エンジン

Claims (8)

  1. 過給圧を変更可能な可変容量式の過給機と、作業装置を備えた作業機械であって、
    エンジンにより駆動され、前記作業装置を駆動させるアクチュエータに圧油を供給する可変容量型の作業用油圧ポンプと、
    前記過給機を制御する過給機制御装置と、
    前記過給機制御装置の温度を検出する温度検出装置と、
    前記過給機制御装置の温度が第1温度よりも高いときには、前記第1温度よりも低いときに比べて、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限する主制御装置と、を備えていることを特徴とする作業機械。
  2. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記エンジンの冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
    前記主制御装置は、前記過給機制御装置の温度が前記第1温度よりも高いとき、前記冷媒の温度に基づいて、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限することを特徴とする作業機械。
  3. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記エンジンの冷媒を冷却する熱交換器と、
    前記熱交換器の冷却風を発生する冷却ファンと、
    前記エンジンにより駆動されるファン用油圧ポンプと、
    前記ファン用油圧ポンプから吐出される圧油によって駆動され、前記冷却ファンを回転させるファン用油圧モータと、
    前記過給機制御装置の温度に基づいて、前記冷却ファンの回転速度を制御するファン制御装置と、を備え、
    前記ファン制御装置は、前記過給機制御装置の温度が第2温度よりも高いときには、前記第2温度よりも低いときに比べて、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行することを特徴とする作業機械。
  4. 請求項3に記載の作業機械において、
    前記エンジンの冷媒の温度を検出する冷媒温度検出装置を備え、
    前記ファン制御装置は、前記過給機制御装置の温度が前記第2温度よりも高いとき、前記冷媒の温度に基づいて、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行することを特徴とする作業機械。
  5. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記主制御装置は、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限した後、前記過給機制御装置の温度が前記第1温度以下の閾値よりも低くなったときに、前記制限を解除することを特徴とする作業機械。
  6. 請求項1に記載の作業機械において、
    前記主制御装置は、前記作業用油圧ポンプの最大吸収トルクを制限した後、前記エンジンの冷媒の温度が第1の冷媒温度よりも低くなったときに、前記制限を解除することを特徴とする作業機械。
  7. 請求項3に記載の作業機械において、
    前記ファン制御装置は、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行した後、前記過給機制御装置の温度が前記第2温度以下の閾値よりも低くなったときに、前記補正を解除することを特徴とする作業機械。
  8. 請求項3に記載の作業機械において、
    前記ファン制御装置は、前記冷却ファンの回転速度を増加させる補正を実行した後、前記エンジンの冷媒の温度が第2の冷媒温度よりも低くなったときに、前記補正を解除することを特徴とする作業機械。
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